| 研究課題/領域番号 |
19H00855
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 (2021-2022)
愛媛大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
石川 史太郎 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60456994)
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| 研究分担者 |
村山 明宏 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00333906)
長島 一樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10585988)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2021年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2020年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2019年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
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| キーワード | 分子線エピタキシャル成長 / ナノワイヤ / 化合物半導体 / 酸化物 / 半導体 / 分子線エピタキシー / シリコン / 量子構造 / 光 / スピン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体・酸化物複合ナノワイヤ」の高品質合成とその応用で光・電子・スピンを操作した新しい学術・工学を開拓する。高度な分子線エピタキシャル成長によりSi基板上にIII-V属半導体ナノワイヤを成長、これに金属酸化物を積層した独自の複合ナノ材料を形成する。化合物半導体の高い電子・光物性と金属酸化物の多様で安定した機能が協働する高機能ナノ材料を提案し、同材料の①通信レーザー、②スピンLED、③光触媒応用によりフォトニクス・エレクトロニクス・スピントロニクス融合型新ナノテクノロジーを創出する。
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| 研究成果の概要 |
分子線エピタキシャル成長による化合物半導体ナノワイヤ成長と、各種酸化物堆積技術との組み合わせにより新しい光・電子・スピン物性が期待される半導体・酸化物複合ナノワイヤを合成した。その中で新奇物性発現が期待される希釈窒化物および希釈ビスマス半導体ナノワイヤを世界に先駆けて合成、その構造および特性について報告した。AlOxやTiOxを高精度に積層したナノワイヤも得られた。AlOxは電子・光閉じ込めに有効な表面保護層として機能し、さらに特徴的な白色発光が得られその応用も検討した。ナノワイヤの大出力化、実用のため２インチのシリコン基板全面で高品質なナノワイヤを均質・大容量で得られる技術も構築できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
希釈窒化物および希釈ビスマス半導体ナノワイヤの成功は、新しいファイバー通信など赤外帯域の高性能光通信応用光源としての応用が期待できる。半導体・酸化物複合ナノワイヤとして得られた化合物半導体とAlOxやTiOxを高精度に積層したナノワイヤは、これまでになかった白色光源の実現による照明技術革新や、各種ナノスケール半導体デバイスの高耐久化、高性能化も期待できる。２インチのシリコン基板全面で高品質なナノワイヤを均質・大容量で得られる技術は、太陽電池の高性能化が期待される。いずれも現在普及した半導体デバイス性能の向上や革新を導き、高度情報化社会とグリーンエネルギー社会に資する基盤技術となり得る。
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